JP2009123516A - Sealing method of metal container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属製容器の開口部に、金属製上蓋を挿入して、かしめ加工により封止する封止方法に関するものである。 The present invention relates to a sealing method in which a metal upper lid is inserted into an opening of a metal container and sealed by caulking.
金属製容器と金属製上蓋とのあいだに絶縁樹脂をはさみ、この樹脂を熱融着して容器と上蓋とを封止する方法が知られている。 A method is known in which an insulating resin is sandwiched between a metal container and a metal upper lid and the container and the upper lid are sealed by heat-sealing the resin.
例えば、特許文献1では、加熱加圧治具により容器および上蓋を加熱して、それらの間の絶縁樹脂を溶融させて容器と上蓋とを封止する方法が示されている。
For example,
また、特許文献2には、高周波加熱装置により絶縁樹脂を溶融させて容器と上蓋とを封止する方法が示されている。
従来の技術では、封止部の強度は絶縁樹脂の強度に比例することになるが、絶縁樹脂の強度は金属より低くなる傾向がある。封止の信頼性を向上させるには耐圧性を向上させる必要がある。 In the conventional technology, the strength of the sealing portion is proportional to the strength of the insulating resin, but the strength of the insulating resin tends to be lower than that of the metal. In order to improve the reliability of sealing, it is necessary to improve pressure resistance.
また、従来の技術では、絶縁樹脂を溶融する際に、加熱加圧治具もしくは高周波加熱により絶縁樹脂を溶融しているため、容器の温度が上昇してしまう問題があった。 Further, in the conventional technology, when the insulating resin is melted, the insulating resin is melted by a heating / pressing jig or high-frequency heating, so that the temperature of the container rises.
これは、たとえば、リチウム二次電池等の電池の容器に関する場合には、電解液の温度も上昇してしまい電池特性が劣化する場合もある。 For example, in the case of a container for a battery such as a lithium secondary battery, the temperature of the electrolytic solution may increase and the battery characteristics may deteriorate.
そこで、本発明の目的は、金属製容器と金属製上蓋とのあいだに絶縁樹脂をはさみ、この絶縁樹脂を熱融着して封止する場合に、耐圧性を低下させない封止方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a sealing method in which an insulating resin is sandwiched between a metal container and a metal top lid and the pressure resistance is not reduced when the insulating resin is sealed by thermal fusion. There is.
本発明の封止方法は、金属製容器の開口部に金属製上蓋を挿入した状態で、金属製容器の開口部の周縁部に、レーザ光を透過する熱可塑性樹脂製絶縁ガスケットを介して、金属製容器を、かしめ加工したのち、かしめ加工したかしめ加工部、および、絶縁ガスケットにレーザ光を照射することを特徴とする。 In the sealing method of the present invention, a metal top lid is inserted into the opening of the metal container, and a peripheral edge of the opening of the metal container is passed through an insulating gasket made of a thermoplastic resin that transmits laser light. After the caulking process is performed on the metal container, the caulking process part and the insulating gasket that have been caulked are irradiated with laser light.
そして、かしめ加工部に平坦部を設け、この平坦部にレーザ光を照射し、かつ、金属製上蓋の平坦部に接した前記絶縁ガスケットにレーザ光を照射することが好ましい。 It is preferable to provide a flat portion in the caulking portion, irradiate the flat portion with laser light, and irradiate the insulating gasket in contact with the flat portion of the metal upper lid with laser light.
そして、かしめ加工部へのレーザ光の照射により加熱して、熱伝導により、かしめ加工部と接触した前記絶縁ガスケットを加熱して溶融し、かつ、一部を分解気化させることが好ましい。 Then, it is preferable that the insulating gasket in contact with the caulking portion is heated and melted by heat conduction by laser beam irradiation to the caulking portion, and a part thereof is decomposed and vaporized.
そして、絶縁ガスケットへのレーザ光の照射により、絶縁ガスケットを透過したレーザ光は、金属製上蓋に吸収されて、金属製上蓋を加熱して、熱伝導により、金属製上蓋と接触した絶縁ガスケットを加熱して溶融し、かつ、一部を分解気化させることが好ましい。 Then, the laser beam that has passed through the insulating gasket by the irradiation of the insulating gasket with the laser beam is absorbed by the metal upper lid, the metal upper lid is heated, and the insulating gasket that is in contact with the metal upper lid is thermally conductive. It is preferable to melt by heating and to partially decompose and vaporize.
また、本発明の封止方法は、金属製容器の開口部に金属製上蓋を挿入した状態で、金属製容器の開口部の周縁部に、熱可塑性樹脂製絶縁ガスケットを介して、金属製容器を、かしめ加工したのち、かしめ加工したかしめ加工部、および、金属製上蓋にレーザ光を照射することを特徴とする。 Further, the sealing method of the present invention is a metal container having a metal upper lid inserted into the opening of the metal container, with an insulating gasket made of a thermoplastic resin around the periphery of the opening of the metal container. After the caulking process, the caulking process part that has been caulked and the metal upper lid are irradiated with laser light.
そして、かしめ加工部に平坦部を設け、この平坦部にレーザ光を照射し、かつ、金属製上蓋に平坦部を設け、この平坦部にもレーザ光を照射することが好ましい。 Then, it is preferable to provide a flat portion in the caulking portion, irradiate the flat portion with laser light, and provide a flat portion on the metal upper lid, and irradiate the flat portion with laser light.
そして、かしめ加工部へのレーザ光の照射により加熱して、熱伝導により、かしめ加工部と接触した絶縁ガスケットを加熱して溶融し、かつ、一部を気化分解させることが好ましい。 Then, it is preferable to heat the insulating gasket that is in contact with the caulking portion by heat conduction by heating the caulking portion with laser light irradiation, and to thermally vaporize and decompose a part thereof.
そして、金属製上蓋へのレーザ光の照射により、金属製上蓋を加熱して、熱伝導により、金属製上蓋と接触した絶縁ガスケットを加熱して溶融し、かつ、一部を分解気化させることが好ましい。 Then, by irradiating the metal upper lid with laser light, the metal upper lid is heated, and by heat conduction, the insulating gasket in contact with the metal upper lid is heated and melted, and a part thereof is decomposed and vaporized. preferable.
また、本発明の封止方法は、金属製容器の開口部に金属製上蓋を挿入した状態で、金属製容器の開口部の周縁部に、絶縁ゴムを介して、金属製容器を、かしめ加工したのち、かしめ加工したかしめ加工部、および、金属製上蓋にレーザ光を照射することを特徴とする。 Further, the sealing method of the present invention is a method in which a metal container is caulked through an insulating rubber on the peripheral edge of the opening of the metal container with a metal upper lid inserted in the opening of the metal container. After that, the caulking portion and the metal upper lid that have been caulked are irradiated with laser light.
このように本発明は、金属製容器の開口部に金属製上蓋を挿入した状態で、容器の開口部の周縁部においてレーザ光を透過する熱可塑性樹脂製絶縁ガスケットを介して容器をかしめ加工する。その後、かしめ加工部およびガスケットにレーザ光を照射して、ガスケットを透過したレーザ光は上蓋に照射され、上蓋を加熱することで、接触しているガスケットを加熱して溶融する。 As described above, in the present invention, a container is caulked through an insulating gasket made of a thermoplastic resin that transmits laser light at the peripheral edge of the opening of the container with the metal upper lid inserted into the opening of the metal container. . Thereafter, the caulking portion and the gasket are irradiated with laser light, the laser light transmitted through the gasket is irradiated onto the upper lid, and the upper lid is heated to heat and melt the gasket in contact therewith.
これにより、容器とガスケット、および、上蓋とガスケットを、それぞれ溶着して封止することができる。 Thereby, the container and the gasket, and the upper lid and the gasket can be welded and sealed, respectively.
この方法では、かしめ加工により封止の耐圧性を確保して、かつ、レーザ光により局部加熱が可能であり、容器の内部の温度を上昇させることなく封止することができる。 In this method, the pressure resistance of sealing is ensured by caulking, and local heating is possible with laser light, and sealing can be performed without increasing the temperature inside the container.
また、かしめ加工部に平坦部を設けて、この平坦部にレーザ光を照射し、かつ上蓋にも平坦部を設けて、この平坦部にもレーザ光を照射することにより、レーザ光の吸収率の変動がなく安定した封止が可能である。 Further, by providing a flat portion in the caulking portion, irradiating the flat portion with laser light, and also providing a flat portion on the upper lid and irradiating the flat portion with laser light, the laser light absorption rate Therefore, stable sealing is possible.
また、容器もしくは上蓋には表面粗さがあるため、ガスケットをかしめ加工で加圧して圧縮しても、容器とガスケット、もしくは、上蓋とガスケットとのあいだには表面粗さ以下ではあるが隙間が生じる。 In addition, since the container or the upper lid has a surface roughness, even if the gasket is pressed and compressed by caulking, there is a gap between the container and the gasket, or between the upper lid and the gasket, although it is less than the surface roughness. Arise.
これに対して、ガスケットを加熱して溶融させ、さらに加熱して一部を分解気化させる温度まで上昇させることで、体積膨張して溶融樹脂の圧力が高くなり、隙間のあいだにある空気を排出しながら溶着することができるため、すきまのない溶着が可能になる。 On the other hand, the gasket is heated and melted, and further heated to a temperature at which a part is decomposed and vaporized, so that the volume of the resin expands and the pressure of the molten resin increases, and the air in the gap is discharged. Therefore, welding without gaps is possible.
また、金属製容器の開口部に金属製上蓋を挿入した状態で、金属製容器の開口部の周縁部に、熱可塑性樹脂製絶縁ガスケットを介して、容器をかしめ加工したのち、かしめ加工部および上蓋にレーザ光を照射することによっても溶着可能である。 In addition, after the metal upper lid is inserted into the opening of the metal container, the container is caulked to the peripheral edge of the opening of the metal container via an insulating gasket made of thermoplastic resin, and the caulking portion and Welding is also possible by irradiating the upper lid with laser light.
容器とガスケットの溶接機構は、前述の通りである。 The container-gasket welding mechanism is as described above.
上蓋とガスケットの溶着は、レーザ光を上蓋に照射することで、上蓋を加熱して、その熱伝導により上蓋と接触しているガスケットを加熱溶融することで達成できる。この場合、ガスケットはレーザ光を透過しない樹脂でも融着可能である。 Welding of the upper lid and the gasket can be achieved by irradiating the upper lid with laser light to heat the upper lid and heat and melt the gasket in contact with the upper lid by heat conduction. In this case, the gasket can be fused even with a resin that does not transmit laser light.
また、ガスケットの材質は、熱可塑性樹脂でなくてもシリコーンゴム等でも同様の効果が可能である。 Further, the gasket material can be the same effect even if it is not thermoplastic resin but silicone rubber or the like.
本発明の効果は、金属製容器と金属製上蓋とのあいだに絶縁樹脂をはさみ、この絶縁樹脂を熱融着して封止する場合に、耐圧性を低下させない封止方法を提供することができる。 The effect of the present invention is to provide a sealing method in which an insulating resin is sandwiched between a metal container and a metal top lid and the pressure resistance is not reduced when the insulating resin is sealed by thermal fusion. it can.
以下、図面を用いて、実施例を説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
図1〜図4を用いて、第一の実施例を説明する。 The first embodiment will be described with reference to FIGS.
図2に、電池の断面図を示す。 FIG. 2 shows a cross-sectional view of the battery.
上蓋接続板5は、上蓋キャップ7の外周を折り曲げて一体化しており、これらを、ガスケット4を介して、グルービング2と折り曲げ部3とによりかしめ加工をすることにより封止している。
The upper
また、容器1の内部には、セパレータ10を介して、正極板11と負極板12が捲巻されている。負極板12は、負極集電板13を介して、容器1に接続されている。
In addition, a
一方、正極板11は、正極集電板9およびリード8を介して上蓋接続板5に接続されている。容器1の内部には電解液が注液されている。
On the other hand, the
容器1は、厚さ0.5mmのステンレス製であり、上蓋接続板5は厚さ0.5mmのアルミニウム、上蓋キャップは厚さ0.5mmのステンレス鋼製である。
The
なお、これらの材質は、他にNiめっきした炭素鋼でも可能である。 These materials can also be Ni-plated carbon steel.
また、ガスケット4は、熱可塑性樹脂であるポリプロピレンを用いており、厚さは1.0mmである。ガスケット4の材質には、融着するため熱可塑性樹脂であり、かつ、かしめ加工をすることから弾力性も必要である。
The
また、後述するがレーザ光14が、透過する材質である必要があるためガスケット4には透明のポリエチレンを用いている。
Further, as will be described later, transparent polyethylene is used for the
図1に、ガスケットへのレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 1 shows a cross-sectional view of the state of laser light irradiation on the gasket.
ガスケット4にレーザ光14を照射した。レーザ光14はYAGレーザを用い、出力1kW,レーザ加熱移動速度1m/minで照射することで、ガスケット4を透過したレーザ光14は、上蓋接続板5に照射され、上蓋接続板5を加熱する。上蓋接続板5と密着したガスケット4は、その熱伝導により溶融して融着される。
The
なお、このレーザ光14は、半導体レーザ,炭酸ガスレーザであっても同様の効果が得られる。
The same effect can be obtained even if the
また、上蓋接続板5には、2mm幅の平坦部6を設けており、この平坦部6に向けてレーザ光を照射した。
The upper
上蓋接続板5は、外周を折り曲げるため曲面になりやすいが、平坦部をあえて設けて、そこに照射することで、レーザ光の吸収率の変動を抑えることが可能である。すなわち、照射狙いずれなどの変動要因に対しても溶着品質を安定化させることが可能である。
The upper
図3に、折り曲げ部へのレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the irradiation state of the laser beam to the bent portion.
折り曲げ部3にレーザ光14を照射する。これにより、折り曲げ部3を加熱して、その熱伝導により、密着しているガスケットを溶融して融着する。照射は、YAGレーザを用い、出力1.2kW,レーザ加熱移動速度1m/minである。
The
図4に、レーザ照射部の断面図を示す。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of the laser irradiation part.
平坦部6と接触したガスケット4には、外側溶融凝固領域15が形成され、その中に気泡16が形成される。さらに、折り曲げ部3と接触したガスケット4にも、内側溶融凝固領域17とその中に気泡16が形成される。
An outer melt-solidified
平坦部6および折り曲げ部3には、数μm程度の表面粗さを有している。そのため、ガスケット4をかしめ加工で加圧して圧縮しても、平坦部6とガスケット4、もしくは、折り曲げ部3とガスケット4とのあいだには、表面粗さ以下ではあるが隙間が生じる。
The
これに対して、ガスケット4を加熱して溶融させ、さらに加熱して一部を分解気化させる温度まで上昇させることで、体積膨張して溶融樹脂の圧力が高くなり、隙間のあいだにある空気を排出しながら溶着することができるため、すきまのない溶着が可能になる。隙間があると長期的には少しずつ内部の電解液が漏れるため、この漏れの防止にも有効である。
On the other hand, the
以上述べたように、レーザ光14により局部加熱であるため電解液の温度上昇をさせることなくガスケット4を融着することができる。
As described above, since the local heating is performed by the
また、かしめ加工されているため耐圧性の高い封止が可能である。 Further, since it is caulked, sealing with high pressure resistance is possible.
また、ガスケット4の両面が融着しているためえき漏れのない良好な封止が可能である。
Moreover, since both surfaces of the
また、ガスケットの材質は熱可塑性樹脂でなくてもシリコーンゴム等でも同様の効果が可能である。 Further, the gasket can be made of the same effect even if it is not thermoplastic resin but silicone rubber or the like.
また、本実施例では円筒型の電池容器の封止に関して説明しているが、角型の電池に対しても同様の効果が得られる。 Further, in this embodiment, the sealing of the cylindrical battery container is described, but the same effect can be obtained for a square battery.
また、こうすることによって、本来の目的のほか、容器内部の物質の温度を上昇させることなく、絶縁樹脂を熱溶着して封止する方法を提供することもできる。 In addition to this, it is possible to provide a method for sealing the insulating resin by heat welding without increasing the temperature of the substance inside the container.
図5〜図7を用いて、第二の実施例を説明する。 A second embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施例が、第一の実施例と異なる点は、ガスケット4にレーザ光14の透過しない黒色のポリプロピレンを用いた点である。
This embodiment is different from the first embodiment in that black gasket that does not transmit
図5に、第2の実施例における平坦部へのレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 5 shows a cross-sectional view of the state of laser light irradiation on the flat portion in the second embodiment.
ガスケット4はレーザ光14を透過しないため、平坦部6にレーザ光14を照射することで、平坦部6を加熱して、その熱伝導により平坦部6と接触したガスケット4を溶融して融着する。
Since the
図6に、第2の実施例における折り曲げ部へのレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 6 shows a cross-sectional view of the state of laser light irradiation to the bent portion in the second embodiment.
図6は、第一の実施例の図3と同様である。 FIG. 6 is the same as FIG. 3 of the first embodiment.
図7に、第2の実施例におけるレーザ照射部の断面図を示す。 FIG. 7 shows a cross-sectional view of the laser irradiation part in the second embodiment.
第一の実施例と異なる点は、平坦部6にレーザ光14を照射しているため、その熱伝導によりガスケット4を溶融する点である。レーザ光14を透過しないガスケット4の材質の場合、第一の実施例ではなく、本実施例を用いる。本実施例によっても第一の実施例と同様の効果が得られる。
The difference from the first embodiment is that the
図8に、第3の実施例におけるレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 8 shows a cross-sectional view of the state of laser light irradiation in the third embodiment.
第一の実施例と異なる点はレーザ光14の焦点位置をかえることで、照射ビーム径を大きくして折り曲げ部3とガスケット4に同時に照射することである。この実施例によっても、第一の実施例と同様の効果が得られる。
The difference from the first embodiment is to change the focal position of the
図9に、第4の実施例におけるレーザ光の照射状況の断面図を示す。 FIG. 9 shows a cross-sectional view of the state of laser light irradiation in the fourth embodiment.
第三の実施例と異なる点は上蓋接続板5がなくなり、上蓋キャップ7とガスケットを溶着していることである。この実施例によっても、第一の実施例と同様の効果が得られる。
The difference from the third embodiment is that the upper
以上のいずれの実施例においても、耐圧性を低下させずに封止方法でき、かつ、容器内部の物質の温度を上昇させることなく絶縁樹脂を熱溶着して封止することができる。 In any of the above embodiments, the sealing method can be performed without lowering the pressure resistance, and the insulating resin can be sealed by thermal welding without increasing the temperature of the substance inside the container.
本発明は、金属製容器の開口部に、金属製上蓋を挿入して、かしめ加工により封止する、例えば、リチウム二次電池等の電解液が封入される電池に利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a battery in which an electrolytic solution such as a lithium secondary battery is sealed by inserting a metal upper lid into an opening of a metal container and sealing it by caulking.
1 容器
2 グルービング
3 折り曲げ部
4 ガスケット
5 上蓋接続板
6 平坦部
7 上蓋キャップ
8 リード
9 正極集電板
10 セパレータ
11 正極板
12 負極板
13 負極集電板
14 レーザ光
15 外側溶融凝固領域
16 気泡
17 内側溶融凝固領域
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